砂层中钻孔桩施工的技术措施探析

砂层中钻孔桩施工的技术措施探析

摘要：在现代铁路、高速公路、大型桥梁等工程项目的建设中，经常会遇到地质条件较为复杂的情况，尤其是在砂层中进行钻孔桩施工，只有对于各类技术流程和措施进行严格的管理，才能全面保障工程项目整体施工进度和质量。在砂层钻孔桩施工中，工程项目技术管理部门和相关人员一定要对项目所在地的地质、水文等条件进行综合的分析，并且结合工程项目的实际要求，进而才能保证施工方案的合理选择，并且加强对于施工工艺和技术的重点管理。本文结合笔者的多年实际工作经验，对砂层中钻孔桩施工的技术措施进行探讨和分析，仅供同行参考和借鉴。

关键词：砂层；钻孔桩施工；技术措施

1工程概况及地质特点

本文选取笔者亲自参与的兰新铁路第二双线工程LXS-11标二工区的建设，项目位于甘肃省张掖市高台县境内，既有连霍高速公路右侧，管段总里程为14.7km（DK562+481-DK577+186.1）。管段内共有特大桥1座，大桥1座，中桥4座，桩基总数1221根，全部为摩擦桩，桩基成孔型式主要为：冲击钻、旋挖钻两种方式。

工程项目设计阶段经专业地质勘查单位对相关地质信息进行测量和统计后发现：管段内地质情况较为复杂，大致分布为：风积细砂、粉砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土等。各种地质互层状分布，变化很快，局部连续细砂层厚度达到10m以上，施工中较难控制。本项目的施工方法主要包括：使用膨润土造浆施工。初步拟定的工程质量标准为：孔径≥设计桩径；孔的中心位置偏差≤5cm；倾斜度：＜1%；孔内沉渣厚度≤10cm；孔深比设计深度超深≥5cm。

2施工方案选择

从总体地质情况进行分析，本工程项目所处地段为漫流区，地质条件相对复杂，特别是局部连续细砂层厚度达到10m以上，钻进过程中容易发生塌方现象，客观增加了施工的难度。在进行施工方案的选择过程中，项目技术部门要综合分析桩基所处地段的实际情况，钻孔桩施工过程中还要穿过结构复杂的粉细砂层，且粉细砂的结构相对松散，本地地下水资源丰富，可供选择的施工方案主要有以下几项：

2.1冲击钻与钢护筒结合

在本工程项目设计初期，设计单位首先提出了冲击钻与钢护筒结合的施工方案，即在桩基地步预先埋设钢护筒，并且随着钻机的不断深入，同时下沉钢护筒。但是从专业技术的角度进行分析，冲击钻与钢护筒结合施工方案可以有效控制坍孔、流砂等现象的出现，但是在具体操作中对于钢护筒的垂直度较难控制，而且施工费用相对较高，所以不宜采取。

2.2沉井法

部分工程技术人员提出了应用沉井法的施工方案，即通过预制铪沉井，在井孔内进行吸泥砂挖孔。但是沉井法的施工流程较为繁琐，对于垂直度的难控也相对较为复杂，而且施工费用也明显超出预算，所以也不易使用。

2.3正循环旋转钻孔灌注法

在综合分析工程项目实际地质条件的基础，并结合施工单位现有的工艺和技术水平，设计单位拟定了正循环旋转钻孔灌注法的施工方案，其具体操作流程主要包括：正循环旋

转钻孔、泥浆护壁、水下混凝土灌注成桩等施工技术措施。

3砂层中钻孔桩施工的工艺及技术要点

在兰新铁路第二双线工程LXS-11标二工区的建设中，工程项目设计单位和技术部门经过慎重的考虑和分析，最终决定采取正循环旋转钻孔灌注法。为了保证对于施工进度和质量的严格管理，钻孔桩施工中必须严把握各类工艺及技术的要点，其主要包括以下几个项目：

3.1施工准备

3.1.1在进行钻孔桩施工前，工程项目技术部门要严格按照相关技术和质量要求，加强对于砼试配的技术管理，而且孔内的实际水文条件合理选择砼的配合比。

3.1.2在进行钻孔施工前，施工单位要按照规范的工艺和技术要求，准备足够数量的膨润土或粘土，而且要储备一定数量的卵石和片石，其粒径或厚度应控制在15-25cm。

3.1.3在组织钻孔桩施工前，施工单位要准备相应数量的大型机械设备，而且要保证机械零配件的充足，确保在机械设备发生故障时可以及时进行维修，进而保证工程项目的施工进度和质量达到设计方案的实际要求。

3.2钻孔工艺及技术要点

在使用旋挖钻机在砂层中进行钻进时，如果使用普通的钻斗钻进则容易出现“跑空”的现象，所以工程技术人员积极进行工艺和技术改造，最终决定采取操作流程简便、技术要求相对较低的捞砂式封底钻斗。在旋挖钻机启动后，首先采用低速钻进，并且保证主卷

扬机的钢丝绳承担高于钻斗、钻杆重量之和的20%以上，一定要严格检查钻孔过程中是否存在孔位偏差的问题。在黏土层钻进时，技术人员在综合考虑土层的硬度、塑性、稳定性等基本条件后，采用中等压力、高档钻速钻进的技术措施。在砂层钻进时，由于项目所处地段的总体稳定性相对较差，容易出现坍孔的问题，所以技术部门拟定了采取增压低速钻进的技术措施，并且根据实际情况决定泵入适量的泥浆，以达到减小对于土体扰动的作用。

3.3成孔机理及技术要点

本工程项目采取正循环旋转钻孔灌注法，其成孔机理主要表现为：在旋挖钻机的冲击和钻进过程中，操作人员根据项目所处地段的实际地质情况，不断地填充卵石、片石和粘土，并且保证卵石和片石含量为钻进体积的0.5倍左右，而粘土与泥浆的比重应严格控制在1.4-1.6之间。

3.3.1在对终孔进行严格的施工质量检验后，应及时进行首次清孔作业。在清孔作业过程中，一定要严格控制泥浆的相关工艺和技术指标，并且防止出现塌孔现象。由于在钻孔形成过程中，砂层护壁结构普遍存在一定的特殊性，因此，在首次清孔作业时要将泥浆比重严格控制在1.00-1.25之间。对于部分PH值较低的泥浆，可以添加适量的纯碱，常规掺入量为膨润土的0.3%-0.5%即可，将其PH值提升至8-10，以达到加速砂层水化作用的效果，进一步提高泥浆的稳定性及胶体率。

3.3.2在完成钢筋笼安装后，技术部门应使用专业的仪器对成孔深度进行测量。例如：当其沉淀超过1.5m时，技术人员则要对其进行具体分析，引发此类问题的因素的主要有：首次清孔不彻底或孔壁不稳等。为了有效解决上述问题，技术人员应及时组织二次清孔或重新调制泥浆，以达到加强护壁稳定性的效果。通过笔者在本次砂层钻孔桩施工中总结的经验，总结出下列几项可行的技术措施：1）在进行混凝土灌注前，孔内泥浆的比重控制在

1.20-1.35之间最为合理；2）泥浆的含砂率应控制在≤10%；3）泥浆的拌制时间应≥10min；4）新拌制的浆应在泥浆池中水化分解24h以上方可使用；5）混凝土灌注过程中，必须严格观察和记录护筒内的水位变化情况，如有意外需及时进行处理。

4砂层中钻孔桩施工技术管理中应注意的事项

4.1严格执行技术交底制度，对现场技术、管理人员、施工班组作业人员进行岗前培训，做到人人心中有数。

4.2加大现场的检查力度，规范施工中的技术操作流程。

4.3在砂层钻孔桩施工中，应根据不同的地层，适当增加或减少护筒长度，确保护筒伸直圆砾土层不小于50cm。

4.4加强地质复核工作，及时准确的填写钻孔记录，普通段2m取样一次，遇地质变化较大段落，增加验槽频率，根据捞取碴样结果适时调整钻进速度，指导现场施工。

4.5增加泥浆检测的频率，及时进行调浆、补浆，确保钻进过程中泥浆比重始终保持在1.3左右。

4.6设置泥浆制备池、循环池及清孔池，提高清孔质量，提高泥浆的周转效率，进一步节约施工成本。